Kvantitativ fysik är den gren av fysiken som involverar forskning genom upprepade mätningar och matematisk analys av experimentella resultat. Det skiljer sig från vissa grenar av teoretisk fysik, till exempel, som kvantmekanik eller forskning om strängteori, där mycket av den underliggande teorin inte kan testas i den verkliga världen, eller i ett laboratorium på jorden med nuvarande teknologi från och med 2011. Vilket område som helst. av kvantitativ forskning som kvantitativ fysik härleder sina slutsatser från en statistisk analys av stora mängder experimentell data. Dessa data är dock ofta så omfattande och komplexa att datorer används för att göra matematisk modellering av data för att tolka dem bättre. Ett exempel på användningen av kvantitativ fysik skulle inkludera klimatstudier som körs på superdatorer för att förutsäga klimatologiska förändringar från olika naturliga termodynamiska krafter som spelar på, i eller nära jorden, såväl som från förändringar i solaktivitet under långa tidsperioder .
Studiet av fysik i dess kärna är mätningen av förändringar i materia och energi, och detta gör att de flesta fysik forskar om kvantitativ fysik i en eller annan form. Kvantitativa studier är också viktiga inom fysiken eftersom många av de fysiska lagarna, såsom ljusets hastighet eller jordens gravitationskraft, inte kan definieras kvantitativt bara genom mänsklig observation med de fem sinnena. Det är möjligt att observera en fallande kropp, men utan att exakt mäta dess nedstigningshastighet får man ingen tydlig bild av hur stark gravitationen faktiskt är. Kvantitativ forskningsfysik använder därför matematik som ett abstrakt sätt att förstå krafter som verkar i universum.
Processer som involverar kvantitativa studier är dock inte alltid avsedda att representera den vardagliga verkligheten. Fysiken bestämmer de idealiska förhållandena under vilka materia, energi, rum och tid interagerar genom upprepade mätningar och observationer, och bestämmer sedan sannolikheten för att händelser ska inträffa. Fysikekvationer som används för detta är baserade på abstrakta matematiska begrepp som endast bevisas sanna med ett stort antal upprepade experiment. Kvantitativ fysik, till exempel, kan förutsäga ytan av en sfärisk planet i rymden, men det finns inget sådant som en perfekt sfär eller någon annan perfekt geometrisk form i den naturliga världen, så processen är till viss del en approximation .
Idealiska representationer inom fysiken, såsom den ballistiska banan för en kula genom luften, är baserade på kvantitativa fysikprinciper om gravitationskraft och luftmotstånd, men de kan bara förutsäga en allmän bana för en kula, inte den faktiska, exakta punkten på vilken det kommer att landa. Att använda ekvationer och formler i kvantitativ fysik innebär ofta att man beräknar ett genomsnitt av några av de variabler som spelar in eller använder matematiska genvägar för att förneka deras effekt på ekvationen. Detta beror på att målet är att förstå naturlagarna i princip framför specifika, slumpmässiga tillämpningar.
Beräkningsfysik kompletterar ofta kvantitativ fysik i laboratoriet, där ekvationer inte kan testas formellt eller adekvat i verkliga experiment. Ofta används algoritmer för att effektivisera sådana beräkningar. Algoritmer är en uppsättning matematiska regler som datorn använder för att minska antalet beräkningar som behövs för att lösa ett problem ner till en ändlig serie steg. Datorhjälp för kvantitativ fysik används vanligtvis inom områden där mycket komplexa interaktioner äger rum, såsom materialvetenskap, kärnacceleratorforskning och molekylär dynamik inom biologi.